JP4045930B2 - 充電所要時間表示機能を有する充電装置 - Google Patents
充電所要時間表示機能を有する充電装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明はニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池等の２次電池を充電する充電装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
【特許文献１】
特開平１０−１７４３０８号
【特許文献２】
実願平２−１０３０１３号（実開平４−６１４４３号）
一般に、充電可能な電池は、携帯用機器の電源として使用され、携帯用機器から取り外されて充電装置で充電された後、再び携帯用機器に装着されるという作業を繰り返す。
携帯用機器の使用者には、「使用中での突然の電池切れは作業効率を低下させるので、使用開始時に電池の充電量を知りたい」、「充電開始時にどの位の時間で充電を完了するかを知りたい」という要求がある。
【０００３】
近年、この要求に対応するため、特開平１０−１７４３０８（特許文献１）の如く充電装置に設置した複数のＬＥＤにより電池の充電量（残容量）を表示する充電装置が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる充電装置においては、電池の充電量（残容量）は表示することができるが、充電装置に複数のＬＥＤを必要とするため、設置スペース及び経済的に不利であるといった問題がある。
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、充電装置に設置された一つのＬＥＤを用いることで、ＬＥＤの設置スペースを最小限に抑制し、かつ経済的に、充電を終了するまでに要する時間を表示することができる充電装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、複数の電池を直列に接続した電池パックを充電する充電装置において、電池パックの電池電圧を検出する電池電圧検出手段と、電池パックの電池数を判別するセル数判別手段と、電池パックの電池温度を検出する電池温度検出手段とを備え、前記電池電圧検出手段の出力及び前記セル数判別手段の出力に基づいて、充電開始前の単位セル当たりの電池電圧を判別すると共に、該単位セル当りの電池電圧と、前記電池温度検出手段の出力に基づいて、充電開始前に、電池パックの充電完了までの充電時間を予測し、該時間を複数区分に分類する手段と、該区分に応じて充電完了までの充電時間を、充電前に、複数段階に表示する表示手段とを有し、電池の充電開始から所定時間を経過した時点及び前記電池パックの充電状態が満充電間際と判定された時点で前記複数段階の表示区分を変更することに一つの特徴がある。
【０００８】
【発明の実施形態】
図１は本発明の一実施形態を示すブロック回路図である。図において，１は交流電源、２は複数の充電可能なセルを直列に接続した電池パックである。電池パック２は複数のセルを直列に接続した電池組２ａと、セルに接触または近接して電池温度を検出する例えばサーミスタ等からなる温度検出素子２ｂと、セル数を判別するためにその数に応じて例えば抵抗値が設定されているセル数判別素子２ｃを内蔵している。
【０００９】
３は電池パック２に流れる充電電流を検出する電流検出回路、４は抵抗４ａ、４ｂからなる出力電圧検出回路で、電源回路の２次側整流平滑回路３０の出力電圧を抵抗４ａ、４ｂで分圧し、出力電圧制御回路８０に入力する。５は２次側整流平滑回路３０の出力電圧、及び充電電流の信号をＳＷ制御ＩＣ２３に帰還する信号伝達手段であり、ホトカプラ等からなる。６は抵抗６ａ、６ｂからなる出力電圧設定回路で、抵抗６ａ、６ｂの分圧比で設定された電圧値が基準電圧になり、２次側整流平滑回路３０の出力電圧と比較される。
【００１０】
７は抵抗７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅからなる充電電流設定回路である。抵抗７ａ及び、７ｂで分圧された電圧が、抵抗７ｃ、抵抗７ｄ、抵抗７ｅを介してマイコン５０の出力ポート５６に加えられている。充電電流の設定は上記の抵抗７ｃ、７ｄ、７ｅの一つを選択する（出力ポートをローレベル又はハイレベルにする）ことにより行なわれる。
【００１１】
８は抵抗８ａ、８ｂからなる電池温度検出手段である。抵抗８ａと抵抗８ｂ、および温度検出素子２との分圧比によって決定される分圧電圧がマイコン５０のＡ／Ｄコンバータ５５に入力される。電池温度に応じて温度検出素子２ｂの抵抗値が変化すると、分圧比が変わりマイコン５０のＡ／Ｄコンバータ５５に入力される。電圧が変化するのでその電圧から電池パック２の温度を検出することができる。
９はセル数判別手段を構成する抵抗、２ｃは電池パック２のセル数に応じて例えば抵抗値が設定されているセル数判別素子である。電圧Ｖｃｃが抵抗９及びセル数判別素子（本実施例では抵抗）２ｃにより分圧され、その分圧電圧がマイコン５０のＡ／Ｄコンバータ５５に入力される。この電圧は素子２ｃの抵抗値により変化するのでその電圧から電池パック２のセル数を判別することができる。尚、セル数の判別は例えば電池パック２の端子電圧を単位セル当りの電圧で除算をしても検出できるから、本発明は電池パック２にセル数判別素子２ｃを付加したものに限定されるものではない。
１０は全波整流回路１１と平滑用コンデンサ１２からなる１次側整流平滑回路、２０はスイッチ回路で高周波トランス２１、ＭＯＳＦＥＴ２２とＳＷ制御ＩＣ２３、ＳＷ制御ＩＣ用定電圧回路２４、起動抵抗２５からなる。高周波トランス２１は１次巻線２１ａ、２次巻線２１ｂ，３次巻線２１ｃ，４次巻線２１ｄからなり，１次巻線２１ａには直流の入力電圧が印加される。２次巻線２１ｂはＳＷ制御ＩＣ用の出力巻線、３次巻線２１ｃは電池組２を充電するための出力巻線，４次巻線２１ｄはマイコン５０，充電電流制御手段６０等の電源用の出力巻線である。
【００１２】
なお１次巻線２１ａに対し，２次巻線２１ｂ，４次巻線２１ｄは同極性の構成であり，３次巻線２１ｃは逆極性である。ＳＷ制御ＩＣ２３はＭＯＳＦＥＴ２２の駆動パルス幅を変えて出力電圧を調整するためのスイッチング電源ＩＣである。また、ＳＷ制御ＩＣ用定電圧回路２４はダイオード２４ａ、３端子レギュレータ２４ｂ、コンデンサ２４ｃ、２４ｄから構成されており、２次巻線２１ｂからの出力電圧を定電圧化する。
【００１３】
３０は２次側整流平滑回路でダイオード３１、平滑用コンデンサ３２、抵抗３３からなる。４０は抵抗４１、４２からなる電池電圧検出回路で、電池パック２の端子電圧を分圧する。分圧された電圧はＡ／Ｄコンバータ５５を通してＣＰＵ５１に入力される。５０はマイコンであり、演算手段（ＣＰＵ）５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、タイマ５４、Ａ／Ｄコンバータ５５、出力ポート５６、リセット入力ポート５７からなる。
【００１４】
ＣＰＵ５１は、Ａ／Ｄコンバータ５５に入る信号を所定時間間隔でサンプリングしてマイコン５０に取り込む。そして現時点の電池電圧、および電池温度と複数サンプリング前の電池電圧、および電池温度とを比較し、その結果に基づいて電池パック２の充電状態が満充電間際であるか、あるいは満充電に達したか否かを判別する。ＲＡＭ５３は電池電圧、及び電池温度のサンプリング値を予め決められた所定数だけ記憶する。
【００１５】
６０は充電電流制御回路であり、演算増幅器６１、６２、抵抗６３〜６７、ダイオード６８からなり、充電電流検出回路３により検出された充電電流は演算増幅器６１に加えられ、この充電電流に対応する電圧が反転増幅される。増幅器６１の出力電圧と、充電電流設定回路７で設定された充電電流設定基準電圧との差が演算増幅器６２により増幅され、信号伝達手段５を介してＳＷ制御ＩＣ２３に帰還される。
【００１６】
ＳＷ制御ＩＣ２３はＭＯＳＦＥＴ２２のオンオフを制御して、充電電流が大きい場合はパルス幅の狭いパルスを、逆の場合はパルス幅の広いパルスを発生して高周波トランス２１に加える。このパルスは整流平滑回路３０で直流に平滑され、電池パック２に加えられるから充電電流は一定に制御される。すなわち電流検出回路３、充電電流制御回路６０、信号伝達手段５、スイッチング回路２０、整流平滑回路３０によって電池パック２の充電電流がマイコン５０により設定された設定電流値となるように制御される。
【００１７】
７０は定電圧回路でダイオード７１、コンデンサ７２、７３、３端子レギュレータ７４、リセットＩＣ７５からなる。定電圧回路７０の出力電圧は、マイコン５０、充電電流制御手段６０等の電源となる。リセットＩＣ７５はマイコン５０を初期状態にするためにリセット入力ポート５７にリセット信号を出力する。
【００１８】
８０は出力電圧制御回路で演算増幅器８１、抵抗８２〜８５、ダイオード８６からなる。出力電圧検出回路４からの電圧と出力電圧設定回路６からの電圧との差は、演算増幅器８１で増幅され信号伝達手段５を介してＳＷ制御ＩＣ２３に帰還される。これにより整流平滑回路３０の出力電圧が制御される。
【００１９】
９０はＬＥＤ９１、９２、抵抗９３〜９６からなる表示手段である。ＬＥＤ９１、９２は、例えば赤色発光ダイオードＲ、及び緑色発光ダイオードＧからなり、マイコン５０の出力ポート５６の出力によって赤色、及び緑色が点灯し、また両方の色を同時に発光させることで、橙色の発光も可能なタイプである。本実施形態ではＬＥＤ９１は充電開始前、及び充電完了を夫々赤色、及び緑色で表示し、ＬＥＤ９２は充電中にどの位の時間で充電を完了するかを３段階表示するＬＥＤであり、充電時間が長いと判別された段階から赤色、橙色、及び緑色と表示する。これを整理すると下表１，２のようになる。
【００２０】
【表１】
ＬＥＤ９１の表示
【００２１】
【表２】
ＬＥＤ９２の表示
充電完了までの時間
【００２２】
次に図１の回路図，図２及び図３のフローチャートを参照して本発明充電装置の制御方法について説明する。電源を投入すると，マイコン５０は電池パック２の接続待機状態となる。電池パック２の接続は電池電圧検出手段４０、電池温度検出手段８、及びセル数判別手段９の信号により判別する（ステップ２０１）。
【００２３】
電池パック２が接続されるとＲＡＭ５３に記憶されている各種のフラグをイニシャルリセットする（ステップ２０２）。フラグは電池状態を表示するためのもので図４に示す如く電池残容量大Ｆｌａｇ、電池残容量中Ｆｌａｇ、電池残容量小Ｆｌａｇ、電池高温Ｆｌａｇ、電池の放電状態を表示するＬＥＤ９２赤点灯Ｆｌａｇ、及び電池電圧検出による満充電表示用のΔＶＦｌａｇがある。
【００２４】
次いで充電開始前の電池電圧Ｖ０を電池電圧検出手段４０で検出し、Ａ／Ｄコンバータ５５を介してマイコン５０に取り込む（ステップ２０３）。また、セル数判別手段９の出力電圧をＡ／Ｄコンバータ５５を介してマイコン５０に取り込み電池パック２のセル数ｎを判別する（ステップ２０４）。電池パック２に内蔵されたセル数判別素子２ｃはセル数に応じて抵抗値が設定されており、セル数判別素子２ｃとセル数判別手段９との分圧電圧はセル数によって異なるので、これにより電池パック２のセル数は判別できる。
【００２５】
引き続き、電池パック２の充電開始前の温度Ｔ０を、電池温度検出手段８により検出し、同様にしてマイコン５０に取り込む（ステップ２０５）。電池温度検出手段８の出力電圧は、温度検出素子２ｂとの分圧比によって決定され、電池温度に応じて温度検出素子２ｂの抵抗値が変化するので電池温度検出手段８の出力電圧から電池温度を検出することができる。
【００２６】
次にマイコン５０は充電開始前電圧Ｖ０、及びセル数ｎから電池パック２のセル電圧を演算する。セル電圧は充電開始前電圧Ｖ０をセル数ｎで除算することで求められ、まずセル電圧が１．４０Ｖ／セル以上であるか否かの判別を行う（ステップ２０６）。セル電圧が１．４０Ｖ／セル以上の場合は、充電される電池パック２は電池の残容量が多いと判断し、マイコン５０は記憶手段であるＲＡＭ５３の電池残容量大Ｆｌａｇを１にセットし（ステップ２０７）、ステップ２１１にジャンプする。
【００２７】
ステップ２０６において、セル電圧が１．４０Ｖ／セル以上でない場合は、引き続きセル電圧が１．２５Ｖ／セル以下であるか否かの判別を行い（ステップ２０８）、セル電圧が１．２５Ｖ／セル以下の場合は、充電される電池パック２は電池の残容量が少ないと判断し、マイコン５０の記憶手段であるＲＡＭ５３の電池残容量小Ｆｌａｇを１にセットする（ステップ２０９）。ステップ２０８において、セル電圧が１．２５Ｖ／セル以下でない場合は、電池パック２は電池の残容量が中位残っていると判断し、マイコン５０の記憶手段であるＲＡＭ５３の電池残容量中Ｆｌａｇを１にセットする（ステップ２１０）。
【００２８】
次いで、電池パック２の充電開始前の電池温度Ｔ０が４０℃以上であるか否かの判別を行い（ステップ２１１）、充電開始前の電池温度Ｔ０が４０℃以上の場合は、電池高温Ｆｌａｇを１にセットし（ステップ２１３）、引き続き、マイコン５０の記憶手段であるＲＡＭ５３の電池残容量大Ｆｌａｇが１であるか否かの判別を行う（ステップ２１４）。電池残容量大Ｆｌａｇが１の場合は、充電される電池パック２の電池の残容量が多いから充電完了までの時間が短いと判断し、マイコン５０はＬＥＤ９２を緑点灯させ（ステップ２１５）、ステップ２２０にジャンプする。
【００２９】
一方、ステップ２１４において電池残容量大Ｆｌａｇが０の場合は、引き続き電池残容量中Ｆｌａｇが１であるか否かの判別を行う（ステップ２１６）。電池残容量中Ｆｌａｇが１の場合は、充電される電池パック２の残容量が中位であるから、充電完了までの時間も中位と判断し、マイコン５０はＬＥＤ９２を橙色点灯させ（ステップ２１７）、ステップ２２０にジャンプする。
【００３０】
ステップ２１６において、電池残容量中Ｆｌａｇが１でない場合は、電池パック２の残容量が少ないと判断し、ＬＥＤ９２赤点灯Ｆｌａｇを１にセットし（ステップ２１８）、ＬＥＤ９２を赤点灯させる（ステップ２１９）。引き続き、マイコン５０の記憶手段であるＲＡＭ５３の電池高温Ｆｌａｇが１であるか否かの判別を行い（ステップ２２０）、電池高温Ｆｌａｇが１の場合は、電池パック２は高温と判断し、電池パック２の高温状態で対応できる充電電流Ｉ３で充電を開始し(ステップ２２１)、ステップ２２７の処理にジャンプする。
本実施例では充電電流はＩ１、Ｉ２、Ｉ３の３段階に設定可能で、Ｉ１＞Ｉ２＞Ｉ３に設定されている。
【００３１】
ステップ２２０において、電池高温Ｆｌａｇが１でない場合は、電池パック２は以下で説明するステップ２１２の処理から、電池パック２は低温と判断し、電池パック２の低温状態で対応できる充電電流Ｉ２で充電を開始し(ステップ２２２)、ステップ２２７の処理にジャンプする。
【００３２】
充電電流をＩ３に設定するには、マイコン５０により充電電流設定手段７の抵抗７ｃ端をローレベル（残りの７ｄ、７ｅ端をハイレベル）に選択することで設定できる。この設定手段の７の出力である充電電流設定基準電圧Ｖ３は演算増幅器６２に印加され，電池パック２に流れる充電電流と比較される。そしてその差が信号伝達手段５を介して，ＰＷＭ制御ＩＣ２３に帰還されＭＯＳＦＥＴ２２のパルス幅が制御されるので，充電電流がＩ３となるように制御をすることが可能となる。
【００３３】
また、充電電流Ｉ２の制御も同様であり、充電電流Ｉ２に対応する充電電流設定基準電圧Ｖ２を、充電電流設定手段７の抵抗７ｄ端をローレベル（残りの７ｃ、７ｅ端をハイレベル）に選択することで設定できる。
【００３４】
ステップ２１１において、電池パック２の充電開始前の電池温度Ｔ０が４０℃以上でない場合は、引き続き電池パック２の充電開始前の電池温度Ｔ０が５℃以下であるか否かの判別を行い（ステップ２１２）、充電開始前の電池温度Ｔ０が５℃以下の場合は、上述したステップ２１４〜２２２の処理を行う。
【００３５】
ステップ２１２において、充電開始前の電池温度Ｔ０が５℃以下でない場合は、上述したステップ２１１、２１２の処理から電池パック２は高温でも低温でもない、すなわち電池パック２は急速充電できる温度環境と判断する。すなわち電池温度が４０℃以上の場合は最も小さい充電電流Ｉ３（Ｉ３＜Ｉ２＜Ｉ１）で充電し、電池温度が５℃以下の場合は充電電流Ｉ２で充電するが、電池温度Ｔ０が４０℃＞Ｔ０＞５℃の場合は急速充電が可能であるから最も大きい充電電流Ｉ１で充電することができる。ステップ２１２に引き続き、電池残容量大Ｆｌａｇが１であるか否かの判別を行い（ステップ２２３）、電池残容量大Ｆｌａｇが１の場合は、充電完了までの時間が短いと判断し、ＬＥＤ９２を緑色に点灯する（ステップ２２４）。
【００３６】
ステップ２２３において、電池残容量大Ｆｌａｇが１でない場合は、電池パック２の残容量は中位か、少ない状態であるが、大きな充電電流により急速充電できる温度環境であるので、充電完了までの時間が中位の短さと判断し、ＬＥＤ９２を橙色に点灯させ（ステップ２２５）、充電電流Ｉ１（Ｉ１＞Ｉ２、Ｉ３）で充電を開始する(ステップ２２６)。
【００３７】
充電電流Ｉ１は、充電電流設定手段７の抵抗７ｃ、７ｄ、７ｅ端をハイレベルに選択して充電電流I１に対応する充電電流設定基準電圧Ｖ１設定することにより得られる。
【００３８】
充電開始後、マイコン５０はタイマ５４を使用して充電開始からの時間計測をスタートし（ステップ２２７）、充電開始から所定時間経過したか否かの判別を行う（ステップ２２８）。所定時間経過している時は、ＬＥＤ９２赤点灯Ｆｌａｇが１であるか否かの判別を行い（ステップ２２９）、これが１の場合は、電池の充電完了までの時間が長いと判断した時点から時間が経過し、完了までの時間が中位になったと判断し、ＬＥＤ９２赤点灯Ｆｌａｇを０にセットし（ステップ２３０）、ＬＥＤ９２を橙色点灯させる（ステップ２３１）。
【００３９】
ステップ２２８において、充電開始から所定時間経過していない時は、ステップ２３２にジャンプする。同様にステップ２２９において、ＬＥＤ９２赤点灯Ｆｌａｇが１でない場合は、ステップ２３２にジャンプする。
【００４０】
以上説明したように本実施形態は、充電開始前のセル電圧から電池残容量を判断すると共に充電開始前又は充電初期時の電池パックの温度に応じて充電電流を設定し、電池残容量の大きさと充電電流の大きさから充電完了までの時間を予測して３段階に区分し、その区分に応じた色の表示をする。
【００４１】
次に図３を参照して電池パック２が満充電間際になったか否かの判別、及び満充電になったか否かの判別の処理フローを説明する。まず電池温度検出手段８により最新の電池温度Ｔinをマイコン５０に取り込む（ステップ２３２）。また、電池温度検出手段８の出力信号を所定時間毎にサンプリングした値を予めＲＡＭ５３に格納しておき、サンプリングした充電中の電池温度データを比較することにより、充電中の電池温度の最小値Ｔminを演算し、記憶する（ステップ２３３）。
【００４２】
引き続き、電池パック２の最新の電池電圧Ｖｉｎを電池電圧検出手段４０で検出して取り込む（ステップ２３４）。マイコン５０は電池温度検出手段８の出力に基づいてサンプリングした充電中の電池温度データから所定サンプリング数の間隔における最新の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔを演算する（ステップ２３５）。また、演算した最新の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔのデータを比較することにより、所定サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔの最小値ｄＴ／ｄｔ（min）を演算し、記憶する（ステップ２３６）。
【００４３】
さらに、マイコン５０は電池電圧検出手段４０の出力に基づいて、充電中の電池電圧データから所定サンプリング数の間隔における最新の電池電圧勾配ΔＶを演算し（ステップ２３７）、また、演算した電池電圧勾配ΔＶのデータを比較することにより、所定サンプリング幅の電池電圧勾配の最小値ΔＶminを演算し、記憶する（ステップ２３８）。
【００４４】
次いで、電池パック２の満充電間際判別処理を行う。ステップ２３２〜２３８の処理データに基づいて、まず最新の電池電圧勾配ΔＶと、充電中にサンプリングし演算した電池電圧勾配の最小値ΔＶminを比較演算し、最新の電池電圧勾配ΔＶが、今までの充電中の電池電圧勾配の最小値ΔＶminから予め設定した所定値Ｒ１以上上昇したか否かの判別を行う（ステップ２３９）。
ステップ２３９において所定値Ｒ１以上上昇したと判断された場合は、電池パック２は満充電間際と判別し、マイコン５０の記憶手段であるＲＡＭ５３のΔＶＦｌａｇを１にセットする（ステップ２４０）。この場合は充電完了までの時間が、短くなっていると判断し、マイコン５０はＬＥＤ９２を緑点灯させ（ステップ２４１）、ステップ２４４の処理にジャンプする。
【００４５】
ステップ２３９において、最新の電池電圧勾配ΔＶが、今までの充電中の電池電圧勾配の最小値ΔＶminより予め設定した所定値Ｒ１以上上昇していない場合は、引き続き最新の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔと、充電中にサンプリングし演算した電池温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（min）を比較演算し、最新の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔが、今までの充電中の電池温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（min）から予め設定した所定値Ｑ１以上上昇したか否かの判別を行う（ステップ２４２）。図５に示すように最小値から所定値Ｑ１以上上昇した場合は、電池パック２は満充電間際と判別し、充電完了までの時間が、短くなっていると判断し、マイコン５０はＬＥＤ９２を緑点灯させ（ステップ２４１）、ステップ２４４の処理にジャンプする。
【００４６】
また、ステップ２４２において、最新の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔが、今までの充電中の電池温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（min）から、予め設定した所定値Ｑ１以上上昇していない場合は、引き続き最新の電池温度Ｔｉｎと、充電中にサンプリングし演算した電池温度の最小値Ｔｍｉｎを比較演算し、最新の電池温度Ｔｉｎが、今までの充電中の電池温度の最小値Ｔｍｉｎから予め設定した所定値Ｐ１以上上昇したか否かの判別を行う（ステップ２４３）。図６に示すように所定値Ｐ１以上上昇した場合は、電池パック２は満充電間際と判別し、充電完了までの時間は、満充電間際なので短くなっていると判断し、マイコン５０はＬＥＤ９２を緑点灯させ（ステップ２４１）、ステップ２４４の処理にジャンプする。
【００４７】
次いで、電池パック２の満充電判別処理を行う。まず最新の電池温度Ｔｉｎが、今までの充電中の電池温度の最小値Ｔｍｉｎから予め設定した所定値Ｐ２（Ｐ２＞Ｐ１）以上上昇したか否かの判別を行い（ステップ２４４）、図６に示すように所定値Ｐ２以上上昇した場合は、電池パック２は満充電と判別する。そしてマイコン５０は、充電を停止し、充電電流をトリクル充電を行う電流値に設定する。この設定は、充電電流設定手段７の抵抗７ｃ、７ｄ、７ｅ端をローレベルに選択することで設定できる。トリクル充電電流に相当する電流設定基準電圧を演算増幅器６２に印加し，トリクル充電を行うと共にマイコン５０はＬＥＤ９２を消灯させ（ステップ２４８）、次いで電池パック２が取り出されたか否かの判別を行い（ステップ２４９）、電池パック２が取り出されたならステップ２０１に戻り、次の充電のために待機する。
【００４８】
ステップ２４４において、最新の電池温度Ｔｉｎが、今までの充電中の電池温度の最小値Ｔｍｉｎから、予め設定した所定値Ｐ２以上上昇していない場合は、引き続き最新の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔと、充電中にサンプリングし演算した電池温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（min）を比較演算し、最新の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔが、今までの充電中の電池温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（min）から予め設定した所定値Ｑ２（Ｑ２＞Ｑ１）以上上昇したか否かの判別を行い（ステップ２４５）、所定値Ｑ２以上上昇した場合は、電池パック２は満充電と判別し、上述したステップ２４８、２４９の処理を行う。
【００４９】
また、ステップ２４５において、最新の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔが、今までの充電中の電池温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（min）から、予め設定した所定値Ｑ２以上上昇していない場合は、引き続きマイコン５０の記憶手段であるＲＡＭ５３のΔＶＦｌａｇが１であるか否かの判別を行い（ステップ２４６）、ΔＶＦｌａｇが１でない場合は、電池パック２は満充電になっていないと判別し、ステップ２２８の処理に戻る。
【００５０】
ステップ２４６において、ΔＶＦｌａｇが１の場合は、最新の電池電圧勾配ΔＶが予め設定された所定値Ｒ２（図７）以下になったか否かの判別を行い（ステップ２４７）、所定値Ｒ２以下の場合は、電池パック２は満充電と判別し、上述したステップ２４８、２４９の処理を行う。ステップ２４７において、最新の電池電圧勾配ΔＶが予め設定された所定値Ｒ２以下になっていない場合はステップ２２８の処理に戻る。
【００５１】
上述のように本実施形態によれば充電が開始された後は、電池電圧Ｖｉｎ及びＴｉｎの演算信号から満充電の間際になったか否かを判定し、間際になったと判定されたときはＬＥＤの表示を変えるように制御される。
【００５２】
なお上記実施形態において、満充電間際判別、及び満充電判別を行う際に、電池温度最小値Ｔｍｉｎ、電池温度勾配最小値ｄＴ／ｄｔ（min）、及び電池電圧勾配最小値ΔＶｍｉｎと比較して、その結果から判別するようにしたが、本発明はこれに限るものではなく、例えば最新のデータと、予め設定した所定値との比較によって判別しても差し支えない。
【００５３】
また、上記実施形態では、表示手段９０のＬＥＤ９１の動作について言及しなかったが、例えば、ＬＥＤ９１を充電待機前の時は赤色点灯、充電終了（トリクル充電に移行）時は、緑色点灯といった使用が可能である。
【００５４】
なお，本実施形態において満充電後はトリクル充電（微少電流）に制御するようにしたが、例えば制御系の電源を別電源から供給し、充電完了後は主電源を停止して、充電電流を完全に停止させてもよい。
この他本発明の基本的な考え方を変更せずに種々の変形をなし得ることは言うまでもない。
【００５５】
図８は本発明充電装置に用いられるＬＥＤの一例を模式的に示したものであり、このような構造のＬＥＤ自体は公知である。同図においてＤは基板で、その上面に緑色光を発光する素子Ｇと、赤色の光を発光する素子Ｒが形成されている。２つの素子Ｇ及びＲはガラス又はプラスチック等の容器Ｅの中に封入され、容器Ｅの外側に端子Ａ，Ｂ，Ｃがとり出される。
【００５６】
端子Ａ−Ｃ間に電流を流すとＬＥＤは緑色に発光し、端子Ｂ−Ｃ間に電流を流すとＬＥＤは赤色に発光する。更に端子Ａ−Ｃ間及び端子Ｂ−Ｃ間に同時に電流を流すと緑色発光の素子Ｇと赤色発光素子Ｒが同時に発光し、容器Ｅの外側からは橙色の発光が見られる。
【００５７】
尚、本発明の実施形態の説明では充電発光までの時間を３つの時間区分に分類し、その区分に応じてＬＥＤの発色の状態を３段階に変化させたが、これに限定されるものではなく数段階にわたり変化させることも可能である。
【００５８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ＬＥＤを複数用いることなく、充電装置に設置された一つのＬＥＤを用いることで、ＬＥＤの設置スペースを最小限に抑制でき、かつ経済的に、充電を終了するまでに要する時間を表示することができる充電装置を提供することである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる充電装置の一実施形態を示すブロック回路図。
【図２】本発明充電装置の制御方法の一実施形態を示すフローチャート。
【図３】本発明充電装置の制御方法の一実施形態を示すフローチャート。
【図４】本発明充電装置の制御方法に用いられるフラグの説明図。
【図５】本発明充電装置による充電制御の説明図。
【図６】本発明充電装置による充電制御の説明図。
【図７】本発明充電装置による充電制御の説明図。
【図８】本発明充電装置に用いられるＬＥＤの模式図。
【符号の説明】
２は電池パック、７は充電電流設定手段、８は電池温度検出手段、９はセル数判別手段、４０は電池電圧検出手段、５０は制御手段であるマイコン、６０は充電電流制御手段、９０は表示手段である。
【発明が属する技術分野】
本発明はニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池等の２次電池を充電する充電装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
【特許文献１】
特開平１０−１７４３０８号
【特許文献２】
実願平２−１０３０１３号（実開平４−６１４４３号）
一般に、充電可能な電池は、携帯用機器の電源として使用され、携帯用機器から取り外されて充電装置で充電された後、再び携帯用機器に装着されるという作業を繰り返す。
携帯用機器の使用者には、「使用中での突然の電池切れは作業効率を低下させるので、使用開始時に電池の充電量を知りたい」、「充電開始時にどの位の時間で充電を完了するかを知りたい」という要求がある。
【０００３】
近年、この要求に対応するため、特開平１０−１７４３０８（特許文献１）の如く充電装置に設置した複数のＬＥＤにより電池の充電量（残容量）を表示する充電装置が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる充電装置においては、電池の充電量（残容量）は表示することができるが、充電装置に複数のＬＥＤを必要とするため、設置スペース及び経済的に不利であるといった問題がある。
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、充電装置に設置された一つのＬＥＤを用いることで、ＬＥＤの設置スペースを最小限に抑制し、かつ経済的に、充電を終了するまでに要する時間を表示することができる充電装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、複数の電池を直列に接続した電池パックを充電する充電装置において、電池パックの電池電圧を検出する電池電圧検出手段と、電池パックの電池数を判別するセル数判別手段と、電池パックの電池温度を検出する電池温度検出手段とを備え、前記電池電圧検出手段の出力及び前記セル数判別手段の出力に基づいて、充電開始前の単位セル当たりの電池電圧を判別すると共に、該単位セル当りの電池電圧と、前記電池温度検出手段の出力に基づいて、充電開始前に、電池パックの充電完了までの充電時間を予測し、該時間を複数区分に分類する手段と、該区分に応じて充電完了までの充電時間を、充電前に、複数段階に表示する表示手段とを有し、電池の充電開始から所定時間を経過した時点及び前記電池パックの充電状態が満充電間際と判定された時点で前記複数段階の表示区分を変更することに一つの特徴がある。
【０００８】
【発明の実施形態】
図１は本発明の一実施形態を示すブロック回路図である。図において，１は交流電源、２は複数の充電可能なセルを直列に接続した電池パックである。電池パック２は複数のセルを直列に接続した電池組２ａと、セルに接触または近接して電池温度を検出する例えばサーミスタ等からなる温度検出素子２ｂと、セル数を判別するためにその数に応じて例えば抵抗値が設定されているセル数判別素子２ｃを内蔵している。
【０００９】
３は電池パック２に流れる充電電流を検出する電流検出回路、４は抵抗４ａ、４ｂからなる出力電圧検出回路で、電源回路の２次側整流平滑回路３０の出力電圧を抵抗４ａ、４ｂで分圧し、出力電圧制御回路８０に入力する。５は２次側整流平滑回路３０の出力電圧、及び充電電流の信号をＳＷ制御ＩＣ２３に帰還する信号伝達手段であり、ホトカプラ等からなる。６は抵抗６ａ、６ｂからなる出力電圧設定回路で、抵抗６ａ、６ｂの分圧比で設定された電圧値が基準電圧になり、２次側整流平滑回路３０の出力電圧と比較される。
【００１０】
７は抵抗７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅからなる充電電流設定回路である。抵抗７ａ及び、７ｂで分圧された電圧が、抵抗７ｃ、抵抗７ｄ、抵抗７ｅを介してマイコン５０の出力ポート５６に加えられている。充電電流の設定は上記の抵抗７ｃ、７ｄ、７ｅの一つを選択する（出力ポートをローレベル又はハイレベルにする）ことにより行なわれる。
【００１１】
８は抵抗８ａ、８ｂからなる電池温度検出手段である。抵抗８ａと抵抗８ｂ、および温度検出素子２との分圧比によって決定される分圧電圧がマイコン５０のＡ／Ｄコンバータ５５に入力される。電池温度に応じて温度検出素子２ｂの抵抗値が変化すると、分圧比が変わりマイコン５０のＡ／Ｄコンバータ５５に入力される。電圧が変化するのでその電圧から電池パック２の温度を検出することができる。
９はセル数判別手段を構成する抵抗、２ｃは電池パック２のセル数に応じて例えば抵抗値が設定されているセル数判別素子である。電圧Ｖｃｃが抵抗９及びセル数判別素子（本実施例では抵抗）２ｃにより分圧され、その分圧電圧がマイコン５０のＡ／Ｄコンバータ５５に入力される。この電圧は素子２ｃの抵抗値により変化するのでその電圧から電池パック２のセル数を判別することができる。尚、セル数の判別は例えば電池パック２の端子電圧を単位セル当りの電圧で除算をしても検出できるから、本発明は電池パック２にセル数判別素子２ｃを付加したものに限定されるものではない。
１０は全波整流回路１１と平滑用コンデンサ１２からなる１次側整流平滑回路、２０はスイッチ回路で高周波トランス２１、ＭＯＳＦＥＴ２２とＳＷ制御ＩＣ２３、ＳＷ制御ＩＣ用定電圧回路２４、起動抵抗２５からなる。高周波トランス２１は１次巻線２１ａ、２次巻線２１ｂ，３次巻線２１ｃ，４次巻線２１ｄからなり，１次巻線２１ａには直流の入力電圧が印加される。２次巻線２１ｂはＳＷ制御ＩＣ用の出力巻線、３次巻線２１ｃは電池組２を充電するための出力巻線，４次巻線２１ｄはマイコン５０，充電電流制御手段６０等の電源用の出力巻線である。
【００１２】
なお１次巻線２１ａに対し，２次巻線２１ｂ，４次巻線２１ｄは同極性の構成であり，３次巻線２１ｃは逆極性である。ＳＷ制御ＩＣ２３はＭＯＳＦＥＴ２２の駆動パルス幅を変えて出力電圧を調整するためのスイッチング電源ＩＣである。また、ＳＷ制御ＩＣ用定電圧回路２４はダイオード２４ａ、３端子レギュレータ２４ｂ、コンデンサ２４ｃ、２４ｄから構成されており、２次巻線２１ｂからの出力電圧を定電圧化する。
【００１３】
３０は２次側整流平滑回路でダイオード３１、平滑用コンデンサ３２、抵抗３３からなる。４０は抵抗４１、４２からなる電池電圧検出回路で、電池パック２の端子電圧を分圧する。分圧された電圧はＡ／Ｄコンバータ５５を通してＣＰＵ５１に入力される。５０はマイコンであり、演算手段（ＣＰＵ）５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、タイマ５４、Ａ／Ｄコンバータ５５、出力ポート５６、リセット入力ポート５７からなる。
【００１４】
ＣＰＵ５１は、Ａ／Ｄコンバータ５５に入る信号を所定時間間隔でサンプリングしてマイコン５０に取り込む。そして現時点の電池電圧、および電池温度と複数サンプリング前の電池電圧、および電池温度とを比較し、その結果に基づいて電池パック２の充電状態が満充電間際であるか、あるいは満充電に達したか否かを判別する。ＲＡＭ５３は電池電圧、及び電池温度のサンプリング値を予め決められた所定数だけ記憶する。
【００１５】
６０は充電電流制御回路であり、演算増幅器６１、６２、抵抗６３〜６７、ダイオード６８からなり、充電電流検出回路３により検出された充電電流は演算増幅器６１に加えられ、この充電電流に対応する電圧が反転増幅される。増幅器６１の出力電圧と、充電電流設定回路７で設定された充電電流設定基準電圧との差が演算増幅器６２により増幅され、信号伝達手段５を介してＳＷ制御ＩＣ２３に帰還される。
【００１６】
ＳＷ制御ＩＣ２３はＭＯＳＦＥＴ２２のオンオフを制御して、充電電流が大きい場合はパルス幅の狭いパルスを、逆の場合はパルス幅の広いパルスを発生して高周波トランス２１に加える。このパルスは整流平滑回路３０で直流に平滑され、電池パック２に加えられるから充電電流は一定に制御される。すなわち電流検出回路３、充電電流制御回路６０、信号伝達手段５、スイッチング回路２０、整流平滑回路３０によって電池パック２の充電電流がマイコン５０により設定された設定電流値となるように制御される。
【００１７】
７０は定電圧回路でダイオード７１、コンデンサ７２、７３、３端子レギュレータ７４、リセットＩＣ７５からなる。定電圧回路７０の出力電圧は、マイコン５０、充電電流制御手段６０等の電源となる。リセットＩＣ７５はマイコン５０を初期状態にするためにリセット入力ポート５７にリセット信号を出力する。
【００１８】
８０は出力電圧制御回路で演算増幅器８１、抵抗８２〜８５、ダイオード８６からなる。出力電圧検出回路４からの電圧と出力電圧設定回路６からの電圧との差は、演算増幅器８１で増幅され信号伝達手段５を介してＳＷ制御ＩＣ２３に帰還される。これにより整流平滑回路３０の出力電圧が制御される。
【００１９】
９０はＬＥＤ９１、９２、抵抗９３〜９６からなる表示手段である。ＬＥＤ９１、９２は、例えば赤色発光ダイオードＲ、及び緑色発光ダイオードＧからなり、マイコン５０の出力ポート５６の出力によって赤色、及び緑色が点灯し、また両方の色を同時に発光させることで、橙色の発光も可能なタイプである。本実施形態ではＬＥＤ９１は充電開始前、及び充電完了を夫々赤色、及び緑色で表示し、ＬＥＤ９２は充電中にどの位の時間で充電を完了するかを３段階表示するＬＥＤであり、充電時間が長いと判別された段階から赤色、橙色、及び緑色と表示する。これを整理すると下表１，２のようになる。
【００２０】
【表１】
ＬＥＤ９１の表示
【表２】
ＬＥＤ９２の表示
充電完了までの時間
次に図１の回路図，図２及び図３のフローチャートを参照して本発明充電装置の制御方法について説明する。電源を投入すると，マイコン５０は電池パック２の接続待機状態となる。電池パック２の接続は電池電圧検出手段４０、電池温度検出手段８、及びセル数判別手段９の信号により判別する（ステップ２０１）。
【００２３】
電池パック２が接続されるとＲＡＭ５３に記憶されている各種のフラグをイニシャルリセットする（ステップ２０２）。フラグは電池状態を表示するためのもので図４に示す如く電池残容量大Ｆｌａｇ、電池残容量中Ｆｌａｇ、電池残容量小Ｆｌａｇ、電池高温Ｆｌａｇ、電池の放電状態を表示するＬＥＤ９２赤点灯Ｆｌａｇ、及び電池電圧検出による満充電表示用のΔＶＦｌａｇがある。
【００２４】
次いで充電開始前の電池電圧Ｖ０を電池電圧検出手段４０で検出し、Ａ／Ｄコンバータ５５を介してマイコン５０に取り込む（ステップ２０３）。また、セル数判別手段９の出力電圧をＡ／Ｄコンバータ５５を介してマイコン５０に取り込み電池パック２のセル数ｎを判別する（ステップ２０４）。電池パック２に内蔵されたセル数判別素子２ｃはセル数に応じて抵抗値が設定されており、セル数判別素子２ｃとセル数判別手段９との分圧電圧はセル数によって異なるので、これにより電池パック２のセル数は判別できる。
【００２５】
引き続き、電池パック２の充電開始前の温度Ｔ０を、電池温度検出手段８により検出し、同様にしてマイコン５０に取り込む（ステップ２０５）。電池温度検出手段８の出力電圧は、温度検出素子２ｂとの分圧比によって決定され、電池温度に応じて温度検出素子２ｂの抵抗値が変化するので電池温度検出手段８の出力電圧から電池温度を検出することができる。
【００２６】
次にマイコン５０は充電開始前電圧Ｖ０、及びセル数ｎから電池パック２のセル電圧を演算する。セル電圧は充電開始前電圧Ｖ０をセル数ｎで除算することで求められ、まずセル電圧が１．４０Ｖ／セル以上であるか否かの判別を行う（ステップ２０６）。セル電圧が１．４０Ｖ／セル以上の場合は、充電される電池パック２は電池の残容量が多いと判断し、マイコン５０は記憶手段であるＲＡＭ５３の電池残容量大Ｆｌａｇを１にセットし（ステップ２０７）、ステップ２１１にジャンプする。
【００２７】
ステップ２０６において、セル電圧が１．４０Ｖ／セル以上でない場合は、引き続きセル電圧が１．２５Ｖ／セル以下であるか否かの判別を行い（ステップ２０８）、セル電圧が１．２５Ｖ／セル以下の場合は、充電される電池パック２は電池の残容量が少ないと判断し、マイコン５０の記憶手段であるＲＡＭ５３の電池残容量小Ｆｌａｇを１にセットする（ステップ２０９）。ステップ２０８において、セル電圧が１．２５Ｖ／セル以下でない場合は、電池パック２は電池の残容量が中位残っていると判断し、マイコン５０の記憶手段であるＲＡＭ５３の電池残容量中Ｆｌａｇを１にセットする（ステップ２１０）。
【００２８】
次いで、電池パック２の充電開始前の電池温度Ｔ０が４０℃以上であるか否かの判別を行い（ステップ２１１）、充電開始前の電池温度Ｔ０が４０℃以上の場合は、電池高温Ｆｌａｇを１にセットし（ステップ２１３）、引き続き、マイコン５０の記憶手段であるＲＡＭ５３の電池残容量大Ｆｌａｇが１であるか否かの判別を行う（ステップ２１４）。電池残容量大Ｆｌａｇが１の場合は、充電される電池パック２の電池の残容量が多いから充電完了までの時間が短いと判断し、マイコン５０はＬＥＤ９２を緑点灯させ（ステップ２１５）、ステップ２２０にジャンプする。
【００２９】
一方、ステップ２１４において電池残容量大Ｆｌａｇが０の場合は、引き続き電池残容量中Ｆｌａｇが１であるか否かの判別を行う（ステップ２１６）。電池残容量中Ｆｌａｇが１の場合は、充電される電池パック２の残容量が中位であるから、充電完了までの時間も中位と判断し、マイコン５０はＬＥＤ９２を橙色点灯させ（ステップ２１７）、ステップ２２０にジャンプする。
【００３０】
ステップ２１６において、電池残容量中Ｆｌａｇが１でない場合は、電池パック２の残容量が少ないと判断し、ＬＥＤ９２赤点灯Ｆｌａｇを１にセットし（ステップ２１８）、ＬＥＤ９２を赤点灯させる（ステップ２１９）。引き続き、マイコン５０の記憶手段であるＲＡＭ５３の電池高温Ｆｌａｇが１であるか否かの判別を行い（ステップ２２０）、電池高温Ｆｌａｇが１の場合は、電池パック２は高温と判断し、電池パック２の高温状態で対応できる充電電流Ｉ３で充電を開始し(ステップ２２１)、ステップ２２７の処理にジャンプする。
本実施例では充電電流はＩ１、Ｉ２、Ｉ３の３段階に設定可能で、Ｉ１＞Ｉ２＞Ｉ３に設定されている。
【００３１】
ステップ２２０において、電池高温Ｆｌａｇが１でない場合は、電池パック２は以下で説明するステップ２１２の処理から、電池パック２は低温と判断し、電池パック２の低温状態で対応できる充電電流Ｉ２で充電を開始し(ステップ２２２)、ステップ２２７の処理にジャンプする。
【００３２】
充電電流をＩ３に設定するには、マイコン５０により充電電流設定手段７の抵抗７ｃ端をローレベル（残りの７ｄ、７ｅ端をハイレベル）に選択することで設定できる。この設定手段の７の出力である充電電流設定基準電圧Ｖ３は演算増幅器６２に印加され，電池パック２に流れる充電電流と比較される。そしてその差が信号伝達手段５を介して，ＰＷＭ制御ＩＣ２３に帰還されＭＯＳＦＥＴ２２のパルス幅が制御されるので，充電電流がＩ３となるように制御をすることが可能となる。
【００３３】
また、充電電流Ｉ２の制御も同様であり、充電電流Ｉ２に対応する充電電流設定基準電圧Ｖ２を、充電電流設定手段７の抵抗７ｄ端をローレベル（残りの７ｃ、７ｅ端をハイレベル）に選択することで設定できる。
【００３４】
ステップ２１１において、電池パック２の充電開始前の電池温度Ｔ０が４０℃以上でない場合は、引き続き電池パック２の充電開始前の電池温度Ｔ０が５℃以下であるか否かの判別を行い（ステップ２１２）、充電開始前の電池温度Ｔ０が５℃以下の場合は、上述したステップ２１４〜２２２の処理を行う。
【００３５】
ステップ２１２において、充電開始前の電池温度Ｔ０が５℃以下でない場合は、上述したステップ２１１、２１２の処理から電池パック２は高温でも低温でもない、すなわち電池パック２は急速充電できる温度環境と判断する。すなわち電池温度が４０℃以上の場合は最も小さい充電電流Ｉ３（Ｉ３＜Ｉ２＜Ｉ１）で充電し、電池温度が５℃以下の場合は充電電流Ｉ２で充電するが、電池温度Ｔ０が４０℃＞Ｔ０＞５℃の場合は急速充電が可能であるから最も大きい充電電流Ｉ１で充電することができる。ステップ２１２に引き続き、電池残容量大Ｆｌａｇが１であるか否かの判別を行い（ステップ２２３）、電池残容量大Ｆｌａｇが１の場合は、充電完了までの時間が短いと判断し、ＬＥＤ９２を緑色に点灯する（ステップ２２４）。
【００３６】
ステップ２２３において、電池残容量大Ｆｌａｇが１でない場合は、電池パック２の残容量は中位か、少ない状態であるが、大きな充電電流により急速充電できる温度環境であるので、充電完了までの時間が中位の短さと判断し、ＬＥＤ９２を橙色に点灯させ（ステップ２２５）、充電電流Ｉ１（Ｉ１＞Ｉ２、Ｉ３）で充電を開始する(ステップ２２６)。
【００３７】
充電電流Ｉ１は、充電電流設定手段７の抵抗７ｃ、７ｄ、７ｅ端をハイレベルに選択して充電電流I１に対応する充電電流設定基準電圧Ｖ１設定することにより得られる。
【００３８】
充電開始後、マイコン５０はタイマ５４を使用して充電開始からの時間計測をスタートし（ステップ２２７）、充電開始から所定時間経過したか否かの判別を行う（ステップ２２８）。所定時間経過している時は、ＬＥＤ９２赤点灯Ｆｌａｇが１であるか否かの判別を行い（ステップ２２９）、これが１の場合は、電池の充電完了までの時間が長いと判断した時点から時間が経過し、完了までの時間が中位になったと判断し、ＬＥＤ９２赤点灯Ｆｌａｇを０にセットし（ステップ２３０）、ＬＥＤ９２を橙色点灯させる（ステップ２３１）。
【００３９】
ステップ２２８において、充電開始から所定時間経過していない時は、ステップ２３２にジャンプする。同様にステップ２２９において、ＬＥＤ９２赤点灯Ｆｌａｇが１でない場合は、ステップ２３２にジャンプする。
【００４０】
以上説明したように本実施形態は、充電開始前のセル電圧から電池残容量を判断すると共に充電開始前又は充電初期時の電池パックの温度に応じて充電電流を設定し、電池残容量の大きさと充電電流の大きさから充電完了までの時間を予測して３段階に区分し、その区分に応じた色の表示をする。
【００４１】
次に図３を参照して電池パック２が満充電間際になったか否かの判別、及び満充電になったか否かの判別の処理フローを説明する。まず電池温度検出手段８により最新の電池温度Ｔinをマイコン５０に取り込む（ステップ２３２）。また、電池温度検出手段８の出力信号を所定時間毎にサンプリングした値を予めＲＡＭ５３に格納しておき、サンプリングした充電中の電池温度データを比較することにより、充電中の電池温度の最小値Ｔminを演算し、記憶する（ステップ２３３）。
【００４２】
引き続き、電池パック２の最新の電池電圧Ｖｉｎを電池電圧検出手段４０で検出して取り込む（ステップ２３４）。マイコン５０は電池温度検出手段８の出力に基づいてサンプリングした充電中の電池温度データから所定サンプリング数の間隔における最新の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔを演算する（ステップ２３５）。また、演算した最新の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔのデータを比較することにより、所定サンプリング幅の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔの最小値ｄＴ／ｄｔ（min）を演算し、記憶する（ステップ２３６）。
【００４３】
さらに、マイコン５０は電池電圧検出手段４０の出力に基づいて、充電中の電池電圧データから所定サンプリング数の間隔における最新の電池電圧勾配ΔＶを演算し（ステップ２３７）、また、演算した電池電圧勾配ΔＶのデータを比較することにより、所定サンプリング幅の電池電圧勾配の最小値ΔＶminを演算し、記憶する（ステップ２３８）。
【００４４】
次いで、電池パック２の満充電間際判別処理を行う。ステップ２３２〜２３８の処理データに基づいて、まず最新の電池電圧勾配ΔＶと、充電中にサンプリングし演算した電池電圧勾配の最小値ΔＶminを比較演算し、最新の電池電圧勾配ΔＶが、今までの充電中の電池電圧勾配の最小値ΔＶminから予め設定した所定値Ｒ１以上上昇したか否かの判別を行う（ステップ２３９）。
ステップ２３９において所定値Ｒ１以上上昇したと判断された場合は、電池パック２は満充電間際と判別し、マイコン５０の記憶手段であるＲＡＭ５３のΔＶＦｌａｇを１にセットする（ステップ２４０）。この場合は充電完了までの時間が、短くなっていると判断し、マイコン５０はＬＥＤ９２を緑点灯させ（ステップ２４１）、ステップ２４４の処理にジャンプする。
【００４５】
ステップ２３９において、最新の電池電圧勾配ΔＶが、今までの充電中の電池電圧勾配の最小値ΔＶminより予め設定した所定値Ｒ１以上上昇していない場合は、引き続き最新の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔと、充電中にサンプリングし演算した電池温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（min）を比較演算し、最新の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔが、今までの充電中の電池温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（min）から予め設定した所定値Ｑ１以上上昇したか否かの判別を行う（ステップ２４２）。図５に示すように最小値から所定値Ｑ１以上上昇した場合は、電池パック２は満充電間際と判別し、充電完了までの時間が、短くなっていると判断し、マイコン５０はＬＥＤ９２を緑点灯させ（ステップ２４１）、ステップ２４４の処理にジャンプする。
【００４６】
また、ステップ２４２において、最新の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔが、今までの充電中の電池温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（min）から、予め設定した所定値Ｑ１以上上昇していない場合は、引き続き最新の電池温度Ｔｉｎと、充電中にサンプリングし演算した電池温度の最小値Ｔｍｉｎを比較演算し、最新の電池温度Ｔｉｎが、今までの充電中の電池温度の最小値Ｔｍｉｎから予め設定した所定値Ｐ１以上上昇したか否かの判別を行う（ステップ２４３）。図６に示すように所定値Ｐ１以上上昇した場合は、電池パック２は満充電間際と判別し、充電完了までの時間は、満充電間際なので短くなっていると判断し、マイコン５０はＬＥＤ９２を緑点灯させ（ステップ２４１）、ステップ２４４の処理にジャンプする。
【００４７】
次いで、電池パック２の満充電判別処理を行う。まず最新の電池温度Ｔｉｎが、今までの充電中の電池温度の最小値Ｔｍｉｎから予め設定した所定値Ｐ２（Ｐ２＞Ｐ１）以上上昇したか否かの判別を行い（ステップ２４４）、図６に示すように所定値Ｐ２以上上昇した場合は、電池パック２は満充電と判別する。そしてマイコン５０は、充電を停止し、充電電流をトリクル充電を行う電流値に設定する。この設定は、充電電流設定手段７の抵抗７ｃ、７ｄ、７ｅ端をローレベルに選択することで設定できる。トリクル充電電流に相当する電流設定基準電圧を演算増幅器６２に印加し，トリクル充電を行うと共にマイコン５０はＬＥＤ９２を消灯させ（ステップ２４８）、次いで電池パック２が取り出されたか否かの判別を行い（ステップ２４９）、電池パック２が取り出されたならステップ２０１に戻り、次の充電のために待機する。
【００４８】
ステップ２４４において、最新の電池温度Ｔｉｎが、今までの充電中の電池温度の最小値Ｔｍｉｎから、予め設定した所定値Ｐ２以上上昇していない場合は、引き続き最新の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔと、充電中にサンプリングし演算した電池温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（min）を比較演算し、最新の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔが、今までの充電中の電池温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（min）から予め設定した所定値Ｑ２（Ｑ２＞Ｑ１）以上上昇したか否かの判別を行い（ステップ２４５）、所定値Ｑ２以上上昇した場合は、電池パック２は満充電と判別し、上述したステップ２４８、２４９の処理を行う。
【００４９】
また、ステップ２４５において、最新の電池温度勾配ｄＴ／ｄｔが、今までの充電中の電池温度勾配の最小値ｄＴ／ｄｔ（min）から、予め設定した所定値Ｑ２以上上昇していない場合は、引き続きマイコン５０の記憶手段であるＲＡＭ５３のΔＶＦｌａｇが１であるか否かの判別を行い（ステップ２４６）、ΔＶＦｌａｇが１でない場合は、電池パック２は満充電になっていないと判別し、ステップ２２８の処理に戻る。
【００５０】
ステップ２４６において、ΔＶＦｌａｇが１の場合は、最新の電池電圧勾配ΔＶが予め設定された所定値Ｒ２（図７）以下になったか否かの判別を行い（ステップ２４７）、所定値Ｒ２以下の場合は、電池パック２は満充電と判別し、上述したステップ２４８、２４９の処理を行う。ステップ２４７において、最新の電池電圧勾配ΔＶが予め設定された所定値Ｒ２以下になっていない場合はステップ２２８の処理に戻る。
【００５１】
上述のように本実施形態によれば充電が開始された後は、電池電圧Ｖｉｎ及びＴｉｎの演算信号から満充電の間際になったか否かを判定し、間際になったと判定されたときはＬＥＤの表示を変えるように制御される。
【００５２】
なお上記実施形態において、満充電間際判別、及び満充電判別を行う際に、電池温度最小値Ｔｍｉｎ、電池温度勾配最小値ｄＴ／ｄｔ（min）、及び電池電圧勾配最小値ΔＶｍｉｎと比較して、その結果から判別するようにしたが、本発明はこれに限るものではなく、例えば最新のデータと、予め設定した所定値との比較によって判別しても差し支えない。
【００５３】
また、上記実施形態では、表示手段９０のＬＥＤ９１の動作について言及しなかったが、例えば、ＬＥＤ９１を充電待機前の時は赤色点灯、充電終了（トリクル充電に移行）時は、緑色点灯といった使用が可能である。
【００５４】
なお，本実施形態において満充電後はトリクル充電（微少電流）に制御するようにしたが、例えば制御系の電源を別電源から供給し、充電完了後は主電源を停止して、充電電流を完全に停止させてもよい。
この他本発明の基本的な考え方を変更せずに種々の変形をなし得ることは言うまでもない。
【００５５】
図８は本発明充電装置に用いられるＬＥＤの一例を模式的に示したものであり、このような構造のＬＥＤ自体は公知である。同図においてＤは基板で、その上面に緑色光を発光する素子Ｇと、赤色の光を発光する素子Ｒが形成されている。２つの素子Ｇ及びＲはガラス又はプラスチック等の容器Ｅの中に封入され、容器Ｅの外側に端子Ａ，Ｂ，Ｃがとり出される。
【００５６】
端子Ａ−Ｃ間に電流を流すとＬＥＤは緑色に発光し、端子Ｂ−Ｃ間に電流を流すとＬＥＤは赤色に発光する。更に端子Ａ−Ｃ間及び端子Ｂ−Ｃ間に同時に電流を流すと緑色発光の素子Ｇと赤色発光素子Ｒが同時に発光し、容器Ｅの外側からは橙色の発光が見られる。
【００５７】
尚、本発明の実施形態の説明では充電発光までの時間を３つの時間区分に分類し、その区分に応じてＬＥＤの発色の状態を３段階に変化させたが、これに限定されるものではなく数段階にわたり変化させることも可能である。
【００５８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ＬＥＤを複数用いることなく、充電装置に設置された一つのＬＥＤを用いることで、ＬＥＤの設置スペースを最小限に抑制でき、かつ経済的に、充電を終了するまでに要する時間を表示することができる充電装置を提供することである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる充電装置の一実施形態を示すブロック回路図。
【図２】本発明充電装置の制御方法の一実施形態を示すフローチャート。
【図３】本発明充電装置の制御方法の一実施形態を示すフローチャート。
【図４】本発明充電装置の制御方法に用いられるフラグの説明図。
【図５】本発明充電装置による充電制御の説明図。
【図６】本発明充電装置による充電制御の説明図。
【図７】本発明充電装置による充電制御の説明図。
【図８】本発明充電装置に用いられるＬＥＤの模式図。
【符号の説明】
２は電池パック、７は充電電流設定手段、８は電池温度検出手段、９はセル数判別手段、４０は電池電圧検出手段、５０は制御手段であるマイコン、６０は充電電流制御手段、９０は表示手段である。
Claims (7)
- 複数の電池を直列に接続した電池パックを充電する充電装置において、
電池パックの電池電圧を検出する電池電圧検出手段と、
電池パックの電池数を判別するセル数判別手段と、
電池パックの電池温度を検出する電池温度検出手段とを備え、
前記電池電圧検出手段の出力及び前記セル数判別手段の出力に基づいて、充電開始前の単位セル当たりの電池電圧を判別すると共に、
該単位セル当りの電池電圧と、充電開始前の前記電池温度検出手段の出力に基づいて、充電開始前に、電池パックの充電完了までの充電時間を予測し、該時間を複数区分に分類する手段と、該区分に応じて充電完了までの充電時間を、充電前に、複数段階に表示する表示手段とを有し、
電池の充電開始から所定時間を経過した時点及び前記電池パックの充電状態が満充電間際と判定された時点で前記複数段階の表示区分を変更することを特徴とする充電所要時間表示機能を有する充電装置。 - 請求項１において、前記表示手段は、それぞれ異なる色を発光する少なくとも第１及び第２の発光ダイオード素子を１つの容器に収納した構造を有し、充電が終了するまでの時間が第１の時間区分にあるときは上記第１の発光ダイオード素子を発光させ、充電が終了するまでの時間が第２の時間区分にあるときは第２の発光ダイオード素子を発光させ、充電が終了するまでの時間が第３の時間区分にあるときは第１及び第２の発光ダイオード素子を同時に発光させるように制御することを特徴とする充電所要時間表示機能を有する充電装置。
- 請求項１において、前記電池パックの充電開始前であることを示す第３の発光ダイオードと、前記電池パックの充電が完了したことを示す第４の発光ダイオードよりなる第２の表示手段を備えたことを特徴とする充電所要時間表示機能を有する充電装置。
- 請求項１において、前記温度検出手段の検出信号から電池温度勾配の最小値を算出し、最新の電池温度勾配と上記最小値との差が所定値以上になった時、前記表示手段による表示段階を、最も短い所要時間の表示区分に変更することを特徴とする充電所要時間表示機能を有する充電装置。
- 請求項１において、前記温度検出手段の検出信号から電池温度の最小値を算出し、最新の電池温度と上記最小値との差が所定値以上になった時、前記表示手段による表示段階を、最も短い所要時間の表示区分に変更することを特徴とする充電所要時間表示機能を有する充電装置。
- 請求項１において、前記電圧検出手段の検出信号から電池電圧勾配の最小値を算出し、最新の電池電圧勾配と上記最小値との差が所定値以上になった時、前記表示手段による表示段階を、最も短い所要時間の表示区分に変更することを特徴とする充電所要時間表示機能を有する充電装置。
- 請求項１において、前記表示手段による表示段階が最も長い表示区分であった場合、電池の充電開始から所定時間を経過した時点で１段階下げた表示区分に変更することを特徴とする所要時間表示機能を有する充電装置。
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